ÁREA ACADÉMICA DE LA FACULTA DE CIENCIAS
ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA Y
TELECOMUNICACIONES
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PARA OPTAR EL TITULO DE
INGENIERO ELECTRÓNICO Y TELECOMUNICACIONES
"DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE
TELEMETRÍA CON TECNOLOGÍA WIRELESS PARA EL
MONITOREO DE VARIABLES DE PRODUCCIÓN MEDIANTE EL
USO DE EQUIPOS MÓVILES CON S. O. ANDROID."
PERSONAL INVESTIGADOR:
BACH. JASSA YRA ARALIZ CHULLE CHAPILLIQUEN
BACH. JOSE LEANDRO HEBETO ROMARIO JIMENEZ TANANTA
ASESOR:
ING. FRANKLIN BARRA ZAPATA
PIURA-PERÚ
Br. JOSE LEANDRO
ASESOR
LIZ CHULLE CHAPILLIQUEN
AUTOR
Ch>
'S .
---
---
---ING. ED IN ARNALDO OCAS INFANTE
PRESIDENTE
r
1~¡1,1/
.
---~---:2'--'-~iJ¡---ING. EDUARDO QMAR A VI LA REGALADO
SECRETARIO
~--"---~~-~---ING. A Y AX MANUEL SIFUENTES MONTES
RESUMEN
El presente proyecto consiste en diseñar e implementar un sistema de telemetría con
tecnología Wireless para el monitoreo de variables de producción mediante el uso de
. equipos móviles con S. O. Android
Este módulo incluye un Microcontrolador .q lle recibirá los datos .obtenidos por Jos
sensores de temperatura y nivel, estos datos serán enviados mediante el Módulo
Blhetooth HC-06 hacia un dispositivito Android en el cual hay una aplicación que
nos permite visualizar los datos y sus respectivas gráficas, este dispositivo luego
enviará los datos a un celular mediante mensaje de texto.
A su vez el Microcontrolador tendrá conectado un Módulo SitePLayer por el cual
enviará la información mediante un AP inalámbrico. Estos datos se visualizaran en
una pequeña página HTML.
Se podrán visualizar los datos también en una LCD. Este módulo trabajará con salidas
de 4-20mA que permitirá la comunicación con sistemas industriales.
AGRADECIMIENTO
Al culminar . un trabajo tan laborioso y lleno de
dificultades como es la elaboración de una tesis,
recordamos todos los sacrificios por los que tuvimos que
pasar, lo cual hace inevitable que nos sintamos orgullosos
de increíble hazaña, por ello:
l
l
Agradecemos a Dios por darnos la fuerza y fe para poder desarrollar lo que me parecía imposible terminar.¡·
Al lng. Franklin Barra Zapata que, como asesor de estatesis, nos ha orientado, apoyado, corregido en nuestra
labor científica.
'
'Agradecemos a todas las personas que nos apoyaron de
alguna u otra manera, que hasta el día de hoy están con
nosotros pendientes de las cosas que hacemos,
ayudándonos a continuar y mirar siempre hacia delante.
_,_
DEDICATORIA
Esta tesis está dedicada a mis padres Pedro y ·
Nancy quienes me han apoyado moral y
económicamente para poder llegar a esta instancia
de mis estudios, por sus consejos, sus ':'aJores
inculcados, por la motivación constante que me ha
permitido ser una persona de bien, por darme una
carrera para mi futuro.
1
·.~.
A mis hermanos Pedro y Xiomara, por estar conmigo siempre y ser mi motivo de superación.·1
Muchas gracias todo esto se los debo a ustedes.
JASSA YRA ARALIZ CHULLE CHAPILLIQUEN
DEDICATORIA
----~
Esta te~is está dedicada a mis padres José y
Erminia quienes me han apoyado moral y
económicamente para poder llegar a esta instancia
de mis· estudios, por sus consejos, sus valores
inculcados, por la motivación constante que me ha
permitido ser una persona de bien, por darme una ·
carrera para mi futuro.
A mis hermanas Vanita y Magaly, por estar
conmigo siempre y ser mi motivo de superación.
Muchas gracias todo esto se los debo a ustedes.
JOSEJ~ENEZTANANTA
Sistema de Telemetría con Tecnología Wireless
ÍNDICE DEL CONTENIDO
PRÓLOGO ... pág. i
Capítulo 1: PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO ... pág. 1
1.1 Descripción de la realidad problemática ... pág. 2
1.2 Definición del problema ... pág. 3
1.3 Formulación de problema ... pág. 3
1.4 Hipótesis ... ,pág. 4
1.5 Objetivos ... .- ... pág. 4
1.5.1 Objetivo General.. ... pág. 4 1.5.2 Objetivos Específicos ... pág. 4 1.6 Aportes del pro;'P0to ... pág. 5
Capitulo 11: MARCO TEÓRICO ... pág. 6
2.1 Antecedentes de la Investigación ... pág. 7
2.2 Marco Conceptual.. ... pág. 9
2.2.1 Aspectos Básicos de la Telemetría ... pág. 9 2.2. 1.1 Concepto de Telemetría ... pág. 9
2.2.1.2 La Telemetría se.emplea en ... pág. 1 O
2.2.1.3 Elementos usados en un proceso de
Telemetria ... pág. 10 2.2.1.4 La Telemetría se caracteriza por ... pág. 10 2.2.1.5 Implementación de la Telemetría ... pág. 11 2.2.2 Adquisición de datos ... pág. 12 2.2.2.1 Señal analógica de 4-20 mA ... pág. 12 2.2.3 Tecnología Wireless: Comunicación Inalámbrica ... pág. 15 2.2.3.1 Concepto de Wireless ... pág. 15
2.2.3.2 Ventajas de la tecnología Wireless ... pág. 17
2.2.3.3 Desventajas de la Tecnología Wireless ... pág. 18
2.2.4 Protocolos de comunicación Industrial. ... pág. 18
2.2.4.1 Concepto de protocolos de comunicación
Industrial. ... pág. 18 2.2.4.2 Categorías de la estructura de redes industriales ... ... pág. 20 2.2.5 Tecnologías Bluetooth ... pág. 23
2.2.5.1 Dispositivo Bluetooth HC-06 ... pág. 24
2.2.5.2 Características del Módulo HC-06 ... pág. 25
2.2.5.3 Conexiones del Módulo Bluetooth
HC-06 ... pág. 26 2.2.5.4 Obtener MC del Módulo B\uetooth
HC_06 ... pág. 29
2.2.6 Tecnología GSM ... pág. 29
2.2.6.1 Concepto de GSM ... pág. 29
2.2.6.2 Características de GSM ... pág. 30
2.2.6.3 Bandas de Frecuencia para GSM en el
Perú ... pág. 30 2.2.7 Tecnología WIFI.. ... pág. 31
2."2.7.1 Concepto WIFl.. ... : ... pág. 31
2.2.7.2 Compatibilidad entre WIFI y
Ethemet ... pág. 32
2.2.7.3 Ventajas de la Tecnología WIFI.. ... pág.32
2.2.7.4 Desventajas de la Tecnología WIFI.. .... pág. 33
2.2.8 Descripción de SitePlayer. ... pág. 33 2.2.8.1 Proceso de SitePlayer para la creación de un
Proyecto ... pág. 35 2.2.9 Tecnología Android-., .-.,.;: · ... pág. 36
2.2.9.1 Concepto de Android ... pág. 36
2.2.9.2 Historia de Android ... pág. 37
2.2.9.3 Creador de Android ... pág, 38
2.2.9.4 Andy, el icono de Android ... pág. 39
2.2.9.5 Evoluciones en las versiones de
Android ... pág. 40 2.2.9.6 Android no son teléfonos, Androides evolución y
diversidad ... , ... pág. 42 2.2.10 APP Invertor2!NVENT02 ... pág. 43
2.2.10.1 Requerimientos del
sistema ... pág. 45
2.2.1 0.2 Segmentos de Applnventor2 ... ..
, ... pág. 47
2.2.1 0.3 Configuración para pruebas en
vivo ... pág. 49 2.2.11 Aspectos Básicos de un Microcontrolador. ... pág. 52
2.2.11.1 .
Microcontrolador. ... pág.52
2.2.11.2 Microcontrolador
PIC 16F877A ... pág.53 2.2.12 Sensor de Temperatura ... pág.57
2.2.12.1 Concepto de sensor de
Temperatura ... pág. 57
2.2.12.2 Sensor de Temperatura
LM35 ... pág. 57 2.2.13 Sensor Ultrasónico ... pág. 58
2.2.13.1 Concepto del Sensor
Ultrasónico ... : ... pág. 58
2.2.13.2 Sensor Ultrasónico
HC-SR04 ... pág. 59
Capítulo III: DISEÑO Y CONSTRUCCION DE SISTEMA ... pág. 63
3.1 Diseño e implementación del sistema ... pág. 64 3.1.1 Definición del
probleina ... pág. 65 3.2 Implementación del Hardware del sistema ... pág. 66 3.2.1 Hardware a desarrollar está basado en ... pág. 67 3.2.2 Simulación del Hardware del sistema ... pág. 70 3.3 Simulación del sistema Implementado ... pág. 72 3.4 Resultados obtenidos de los sensores en el Software Proteus ... pág. 79 3.5 Diseño del diagrama de Flujo del uC PIC16F877A ... pág. 82 3.5.2 Diseño del Software en app inventor2 ... pág. 85 3.5.2. i Diseño del Módulo web o Diseñador. ... pág. 85 3.5.2.2 Diseño del editor de bloques ... pág. 86 3.5.2.2.1 Variables ... pág. 86 3.5.2.2.2 Botones ... pág. 87 3.5.2.2.3 Deslizador. ... pág. 93 3.5.2.2.4 Temporizador. ... pág. 93
3.6 Obtención del dato para el factor Duplicativo de la distancia del sensor
Capítulo IV: 4.1 4.2 4.3
de Ultrasonido ... pág. 97
RESULTADOS Y PUESTA EN MARCHA ... pág. 98
Hardware del sistema implementado ... pág. 99· Diseño del Instrumento de Medición ... pág.! 00 Pruebas y Resultados ... pág.!Ol
4.3.1 pruebas y resultados de la aplicación android ... pág. 101
4.3.2 pruebas y resultados del módulo siteplayer. ... pág. 108
4.3.3 pruebas y resultados de los datos enviados
inalámbricamente ... pág. 11 O
4.3.4 pruebas y resultados del módulo uart usb ... pág. 111 4.4 resultados obtenidos del módulo de 4-20 ma t. ... pág. 112 4.4.1 Con respecto a la Temperatura: ... pág. 112 4.4.2 Con respecto a la Temperatura: ... pág. 113
Capítulo V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... pág. 114
5.1 Conclusiones ... pág. 115 5.2 Recomendaciones ... pág. 116 Bibliografía ... : .. pág. 117 Anexos ... pág.l23
Figura 2.1 Diagrama de un Proceso Telemétrico ... pág. 9
Figura 2.2 Esquema de un Sistema de Telemetría ... pág.ll
Figura 2.3 Convertidor de Señal Analógica Gama CC- E (Marca Siemens) ... pág.13
Figura 2.4 Convertidor de Señal Analógico CC-El STD ... pág.l3
Figura 2.5 Tarjeta 4-20 mA T ... pág.l4
Figura 2.6 Estándares de Comunicación Inalámbrica ... pág.l6
Figura 2. 7 Logo comercial del Bluetooth ... pág. 24
Figura 2.8 Esquemático del Módulo Bluetooth HC-06 ... pág. 26
Figura 2.9 Módulo Bluetooth Saleve HC _ 06 ... pág. 28
Figura 2.10 Logotipo para identificar las terminales compatibles con GSM ... pág. 30
Figura 2.11 Módulo SitePlayer ...•... pág. 34
Figura 2.12 Flujo de datos del SitePlayer ... pág.35
Figura 2.13 G 1 HTC Dream ... pág. 37
Figura2.14 Andy Rubin ... pág. 38
Figura 2.15 Influencia para Andy ... pág. 39
Figura 2.16 Andy ... pág. 40
Figura 2.17 Descripción Grafica de la Evolución de Android ... pág. 40
Figura 2.18 Android es Evolución y Diversidad ... pág. 42
Figura 2.19 Símbolo de App Inventor2 ... pág. 43
Figura 2.20 Iniciando sesión en App Inventor 2 ... pág. 46
Figura 2.21 Mensaje de bienvenida de App Inventor 2 ... pág. 46
Figura 2.22 La interfaz de la herramienta App Inventor 2 ... pág. 47
Figura 2.23 Segmento de Diseñador del App Inventor 2 ... pág. 48
Figura 2.25 Conexión entre un ordenador y un dispositivo android a través de WI
FI. ... pág. 49
Figura 2.26 Conexión entre el ordenador y un emulador de Android ... pág. 50
Figura 2.27 Conexión entre un ordenador y un dispositivo Android a través de
USB ... pág. 50
Figura 2.28 Diagrama del entorno de programación en App Inventor 2 ... pág. 51
Figura 2.29 Esquema PIC16F877 A ... pág. 55
Figura 2.30 Configuración de Pines del LM35 ... pág. 58
Figura 2.31 Sensor Ultrasónico HC- SR04 utilizado en el proyecto de la Tesis .... pág. 61
Figura 2.32 Diagrama de Funcionamiento del Sensor Ultrasónico ... pág. 61
Figura 2.33 Diagrama de tiempo del sensor Ultrasónico ... pág. 62
Figura 3.1 Diagrama de Bloques del Instrumento ... pág. 65
Figura 3.2 Hardware planteado del Sistema ... pág. 66
Figura 3.3 Interfaces de Entrada ... pág. 67
Figura 3.4 Periféricos empleados en el Instrumento ... pág. 68
Figura 3.5 Visualización de los valores en el LCD ... pág. 69
Figura 3.6 Configuración del DAC (MCP4921) ... pág.70
Figura 3. 7 Interfaz de salida del Circuito 4-20 roA ... pág. 70
Figura 3.8 Simulación de DAC en Proteus ... pág. 71
Figura 3.9 Simulación del XTR116 ... pág. 71
Figura 3.10 Diagrama del Instrumento implementado en el software de Proteus ... pág. 72
Figura 3.11 Dispositivo MPC492l (DAC) ... pág.73
Figura 3.12 Simulación del DAC MC49221 y XTR 116 en el Software de
Proteus ... pág. 74
Figura 3.14 Comando de escritura del DAC consta de 16 bits ... pág. 76
Figura 3.15 Conexión del DAC MP49221 con el XTR116 ... pág. 77
Figura 3.16 Circuito del XTR116 ... pág. 77
Figura 3.17 Circuito de 4-20 mA conectado con el PIC ... pág. 78
Figura 3.18 Resultados Obtenidos en Proteus ... pág. 79
Figura 3.19 Resultados obtenidos de la Simulacion del Modulo Uart USB en
Proteus ... pág. 80
Figura 3.20 Resultados obtenidos de la simulación del Bluetootb en Proteus ... pág. 80
Figura 3.21 Resultados obtenidos de la Simulación del Módulo SitePlayer en
Proteus ... pág. 81
Figura 3.22 Diagrama de flujo del14C ... pág. 82
Figura 3.23 Rutina para leer Nivel.. ... pág. 83
Figura 3.24 Rutina para leer Temperatura ... pág.83
Figura 3.25 Rutina para leer Escribir en SitePlayer ... pág. 84
Figura 3.26 Diseño del Módulo Web o Diseñador de APP INVENTOR 2 ... pág. 85
Figura 3.27 Diseño de declaración de variables del Editor de Bloques de App
Invetor2 ... pág. 86
Figura 3.28 Diseño del botón CONECTAR del Editor de Bloques de App
Inventor2 ... pág. 87
Figura 3.29 Diseño del Botón ListPicker (BeforePicking) del Editor de Blóques de Appinventor2 ... pág. 88
Figura 3.30 Diselío del Botón ListPicker1 del Editor de Bloques de App Inventor 2 ... pág. 88
Figura 3.31 Diseño del botón desconectar del editor de bloques de app inventor
2 ... pág 89
Figura 3,32 Diseño del botón salir del editor de bloques de appinventor2 ... pág. 89
Figura 3.33 Diseño del botón BVREF del Editor de Bloques de APP INVENTOR
Figura 3.34 Diseño del botón PARAR del Editor de Bloques de Applnventor 2 .... pág. 90
Figura 3.35 Diseño del Botón SALVAR del Editor de Bloques de Applnvetor
2. o o 0 0 0 o o o o o o • • • o o o 0 0 o o o o o o o o 0 0 o 0 0 o 0 0 • • • o o o o o o 0 0 o o o o o o o o 0 0 o o o o o 0 0 o o o o o o o o o • • • • • • • • • • • pág. 91
Figura 3.36 Diseño del botón RedButton del Editor de Bloques de App Inventor
2. o o o o o o o o o • • o o o o o o o o o o o o o o o 0 0 o o o o o o o o o o o o o o o o • • o o o o o o o 0 0 o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o • • • • • • pág. 91
Figura 3.37 Diseño del botón ClearButton del Editor de bloques Applnventor
2. o o • • o o 0 0 o o o o o o 0 0 o o • • o o o • • • 0 0 o o o o o • • o o o o o • • • • • o o o o o o o o o o o o o o o o o • • o 0 0 o o o o o o o 0 0 o o o • • pág. 91
Figura 3.38: Diseño del botón XSMS del Editor de bloques Applnventor 2 ... pág. 92
Figura 3.39 Diseño del botón XSMS del Editor de bloques App Inventor 2 ... pág. 92
Figura 3.40 Diseño del botón XSMS del Editor de bloques App Inventor
2 ... nág. 91
Figura 3.41 Diseño del Clockl del Editor de Bloques de Applnventor2 ... pág. 94
Figura 3.42 Diseño del Clock2 del Editor de Bloques de Applnvcntor2 ... pág. 95
Figura 3.43 Diseño de Notificación de Editor de Bloques de Applnventor2 ... pág. 96
Figura 3.44 Diseño de TEXTINGI de Editor de Bloques de Applnventor2 ... pág. 96
Figura 4.1 Diseño del Hardware del Instrumento de Medición ... pág. 99
Figura 4.2 Diseño detallado del Hardware del Instrumento de Medición ... pág. 100
Figura 4.3 Pantalla de dispositivo móvil: Aplicación ... pág. 101
Figura 4.4 Módulo Bluetooth HC-06 modo desconectado ... pág. 101
Figura 4.5 Pantalla de dispositivo móvil: conexión con modulo Bluetooth
HC-06 ... o 0 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • 0 0 0 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • pág. 102
Figura 4.6 Módulo Bluetooth HC-06 modo desconectado ... pág. 102
Figura 4. 7 Pantalla de dispositivo móvil: Gráfica de los datos obtenidos de Temperatura
y Nivel. ... pág. 103 Figura 4.8 Pantalla de dispositivo móvil: Gráfica de los datos obtenidos de Temperatura
y Nivel con el grosor de la línea aumentado ... pág. 1 04
Figura 4.1 O Pantalla de dispositivo móvil: Notificación de Imagen Salvada ... pág. 105
Figura 4.11 Pantalla de dispositivo móvil: Limpieza del área de gráfica ... pág. 105
Figura 4.12 Pantalla de dispositivo móvil: Mensajes de alerta al teléfono
móvil ... pág. 106
Figura 4.13 Pantalla de dispositivo móvil: Desconexión con módulo Bluetooth
HC-06 ... pág. 107
Figura 4.14 Pantalla de dispositivo móvil: Cierre de Aplicación ... pág. 107
Figura 4.15 Pantalla de página WEB: visualización de los datos obtenidos de
Temperatura y NiveL ... pág. 108
Figura 4.16 Pantalla de página WEB: visualización de los datos obtenidos de
TPT'r'IT\P~htr!l . -···¡·-··-···-.; .... -··.- ... -- ... V l\1?-,:_rp.l ··¡····o· ... . 1"!-!SO' 1 {)Q
Figura 4.17 Pantalla de página WEB: visualización de los datos obtenidos de
Tt:inptrutufU y Nivd ... pág. l 10
Figura 4.18 Pantalla de hyperterminal visualización de los datos obtenidos de
Temperatura y Nivei.. ... pág. lll
Figura 4.19 Resultados obtenidos con respecto a la Temperatura ... pág. 112
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Cmwro comparativo de los Estándares de Comunicación ... pág.23
Tabla2.2 Velocidades de transmisor del módulo Bluetooth HC-06 ... pág. 28
Tabla2.3 Cuadro comparativo entre las bandas designadas para GSM para los
operadores en el Perú ... pág. 30
Tabla 2.4 Sistema Operativo más Usado en la Actualidad ... pág. 43
Tabla 2.5 Descripción de pines del ~C PIC16F877A ... pág. 56
Tabla4.1 Resultados obtenidos con respecto a la Temperatura ... pág. 112
C1\PITULO
1
PLAl'lTEAMIENTO
,
1.1 DESCRIPCION i)E
LA
lillALini\0 FROBLEMÁTICAHoy en día en los procesos industriales las empresas demandan la
adquisición y supervisión remota de las variables utilizando canales
inalámbricos lo que permite realizar una adecuada vigilancia y gestión de
producción, y por lo tanto un manejo administrativo más efectivo de la
empresa.
Una aplicación interesante de este sistema tecnológico para meJorar la
cadena productiva es la Telemetría de los diversos procesos industriales
aplicando tecnologías inalámbricas como Wi-Fi, utilizando diversos
dispositivos digitales como Celulares y Tabletas que permiten al usuario
tener en sus manos el procesamiento de Datos, para analizar y evaluar el
comportamiento, operación de la maquinaria y proceso productivo.
Esto nos permite detectar un problema sin tener que estar en el sitio,
reduciendo el tiempo de diagnóstico y solución, por lo tanto se logra
obtener procesos productivos más competitivos, seguros y optimizados.
Los procesos productivos que no cuentan con sistemas inteligentes para el
sensado y/o controlar las variables, se han quedado desarticulados
tecnológicamente cuando su ingeniero de planta o persona encargada se
encuentran a una distancia fuera del alcance del proceso, por lo tanto es
imposible tener acceso a la gestión de sus procesos de producción. Gracias
a la integración de las tecnologías, la instrumentación virtual y a Jos
ayudantes digitale> personales (PDA, Celulares, Tabletas), la planificación
de producción se convierte en un proceso activo donde el ingeniero o
-persona encargada del sistema, puede controlar o monitorear en todo
momento el proceso independientemente de donde se encuentre.
1.2 DEFINICION DEL PROBLEMA
El problema puntual que se pretende dar solución con el proyecto de
investigación propuesto, es la necesidad de las empresas industriales de contar
con sistemas de monitoreo de variables en tiempo real, portabilidad y la alta
disponibilidad que les permita mejorar la gestión de sus procesos de producción.
El problema principal radica en poder diseñar e implementar Sistema de
Telemetría de Nivel y temperatura que permita el Monitoreo de las Variables
de Producción en Tiempo Real, con Tecnología Wireless a Bajo Costo.
El presente trabajo se plantea implementar un Instrumento de Medición de
Nivel con ultrasonido, Temperatura con LM35, entre sus características
principales de estos instrumentos es que tengan comunicación Ethernet
Inalámbrica, Bluetooth, GSM y además que se puedan configurar o
monitorear con equipos Móviles con sistema Operativo Android.
Otras de las características es que las señales de salidas analógicas sean
normalizadas en 4ma a 20ma, y así poder conectarse con equipos Industriales
como PLCs.
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Es posible Diseñar e implementar Sistema de Telemetría con Tecnología
Wireless, que permita Monitorear las Variables de Producción en Tiempo
en la medición para Reportes, Toma de Decisiones y Conexión a Equipos
Móviles con S. O. Android?.
1.4 HIPOTESIS
Usando las tecnologías existentes, Es posible Diseñar e implementar Sistema
de Telemetría para Monitorear las Variables de Producción en Tiempo Real
de Nivel y Temperatura con Tecnología Wireless, para Reportes, Toma de
decisiones y Conexión a Equipos Móviles con S.O. Android
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar Sistema de Telemetría para Monitorear las
Variables de Producción en Tiempo Real de Nivel y Temperatura
con Tecnología Wireless y conexión a Equipos Móviles con S.O.
Android.
1.5.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Diseñar Instrumento de medición de Nivel.
• Diseñar Instrumento de medición de temperatura.
• Diseñar sistema de Telemetría para la Supervisión Remota.
• Implementar Instrumentos con sistema de comunicación
Wireless.
• Diseñar software para configurar y supervisar en tiempo real los
instrumentos usando sistema operativo Android, para equipos
1.6 APORTES DEL PROYECTO
• Incentivar la investigación y el uso de nuevos chips y sistemas de
comunicación en aplicaciones de diseño de equipos y sistemas.
• Motivar el uso de nuevas tecnologías para el desarrollo de equipos y
sistemas electrónicos.
CAPITULOII
,
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
:»
Título de la Tesis: "Implementación de un sistema de telemetría debajo costo para medición de presiones plantares".
Lugar: Universidad de los Andes. Bogotá D.C Colombia.
Año: 2006.
Descripción: Implementar un prototipo de comunicación inalámbrica
para medición de presiones plantares, empleando un protocolo de
comunicación unidireccional y utilizando un Microcontrolador y
módulos de transmisión y recepción de radiofrecuencia (RF) de bajo
costo fabricados por la empresa Linx Technologies (Merlín, Oregon,
USA). La transmisión de datos se realizó a 5 Kbps en las frecuencias
disponibles de 315 y 433 MHz. La transmisión inalámbrica evita el uso
de cables y proporciona más comodidad de uso del sistema de
medición por un paciente.
:»
Título de la Te'sis: "Diseño de una red de telemetría para el complejohidroeléctrico del Mantaro".
Lugar: Pontificia Universidad Católica del Perú Lima- Perú.
Año: 2008.
Descripción: Esta tesis tiene por objetivo el diseño de una Red de
Telecomunicaciones que brinde Calidad de Servicio para interconectar
estaciones de gran importancia en el sector de generación de energía
eléctrica, como son las Estaciones de lagunas reguladas, Estaciones
Se usará las p:opagación de ondas, tanto en UHF, como móviles y
satelitales; la adquisición de datos (Sistema SCADAl).
~ Título de la Tesis: "Prototipo de Telemetría de temperatura para una
alberca".
Lugar: "Instituto Politécnico Nacional" México- D. F.
Año: 2009.
Descripción: Prototipo de telemetría que trabaje con el estándar
802.15.4, de tamaño reducido y bajo consumo de energía que vigile de
forma continua la temperatura del agua de una alberca, empleando
como medio de visualización de los datos una PC.
~ Título de la Tesis: "Sistema de Telemetría para la adustión y monitoreo
de datos expeTimentales a partir de experimentos de electricidad
térmicamente estimulada".
Lugar: Universidad Distrital Francisco José de caldas - Bogotá.
Colombia.
Año: 2010.
Descripción: se busca desarrollar e implementar un sistema de
monitoreo, registro y parametrización de variables propias de los
experimento realizados para la obtención de medidas de TSC a partir
del uso de telemetría e intemet para la colección y posterior análisis de
los datos para el grupo de investigación de Materiales. Desarrollar e
implementar una pequeña Web para el monitoreo de la prueba de
2.2 MARCO CONCEI'TU.AL
2.2.1 ASPECTOS .BASICOS DE LA TELEMETRIA
2.2.1.1 CONCEPTO DE TELEMETRÍA
Telemetría provwne de dos palabras Tele: distancia y Metrón:
medida La Telemetría es una de las áreas de la ingeniería que está
orientada a la medición de cualquier cantidad física, utilizando
interfaces electrónicas que conectadas a través de alguna línea de
transmisión, ya sea un medio guiado o no guiado permiten enviar la
información a un centro de gestión.
Gracias a la telemetría, la tele gestión es posible en los procesos
industriales porque a partir de estos datos transmitidos se puede
realizar un procesamiento adecuado para obtener modelos
estadísticos de comportamiento del sistema, y según el análisis de
toda la información, los procesos van mejorando cada vez más y
esto conlleva a un mejoramiento continuo dentro de la compañía
que posea un sistema de telemetría y teJe gestión de distintas
variables para cualquier proceso industrial. [1]
En la siguiente figura se muestra la comunicación entre un Nodo y
una central de procesamiento mediante una red de transmisión ya
sea alámbrico 1 inalámbrico.
r----0--T-Ocentr~
.""-- r-.Jodo ; p.-ocesamiento--
:Red de Tran:sn11~lón
(alánobrico/inal.3nmbdco)
Figura 2.1: Diagrama de un Proceso Telemétrico.
2.2.1.2 LA TELEMETRÍA SE EMPLEA EN: [2]
• Monitoreo de procesos.
• Visualización en tiempo real.
• Monitoreo de seguridad.
• A !armas y reportes.
• Almacenamiento.
2.2.1.3 ELEMENTOS USADOS EN UN PROCESO DE
TELEMETRÍA: [2]
• Sensores.
• Radios de comunicaciones.
• Microprocesadores.
• Sistemas de ahorro de energía.
• Sistemas de visualización, alertas y alarmas.
• Software de aplicación.
• Software de bases de datos.
• Infraestructura de telecomunicaciones.
• Servicios de intemet.
2.2.1.4 LA TELEMETRÍA SE CARACTERIZA POR: [2]
• Integración de tecnologías.
• Seguridad de la información.
• Redundancia de información.
•
Sopmie sohr~ muchas tecnologías detelecomunicaciones.
• Bajo consumo energético.
• Fácil implementación.
• Bajos costos de mantenimiento.
2.2.1.5 IMPLEMENTACIÓN DE LA TELEMETRÍA: [2]
a. Adquisición: Los dispositivos adquieren los valores de
las magnitudes fisicas.
b. lntcrmediación: El software administra y controla el
funcionamiento de los dispositivos adquisidores y los
datos recolectados.
c. Visualización: En un software o página Web, desde
cualquier navegador y desde cualquier parte del mundo.
La telemetría se implementa mediante estas tres características:
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. ..
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Figura 2.2: Esquema de un Sistema de Telemetría
, . Planta 1 1
jlndustrial ¡ !
~=.J
2.2.2 ADQUISICIÓN nE DATOS
La adquisición de datos consiste básicamente en captar una señal
fisica y llevarla a una computadora, esto significa tomar un
conjunto de variables mensurables en forma fisica y convertirlas en
tensiones eléctricas, de tal manera que se puedan utilizar o puedan
ser leídas en la PC y Otros dispositivos. [3)
La adquisieión de señales que reportan los sensores de campo
puede ser:
Digitales:
Naturales discretas (Switch, Relés, alarmas).
Tren de pulsos (Señal Modulada).
Analógicas.
Tensión: 0-10 v.
Corriente: 4-20 mA.
2.2.2.1 SEf~AL ANALÓGICA DE 4-20 mA.
Ésta norma está muy difundida en el ámbito de
automatización industrial. Se basa en convertir los valores
que entrega el sensor, en una corriente continua equivalente;
ésta última tiene cómo limite 4 mA en su mínimo y 20 mA
para su máximo. [4)
Además es la forma más usada para transmitir señales en
20 miliamperios. Típicamente, un valor de 4 miliamperios
de c:orriente represénta
O%
de medida, y un valor de 20miliampcrios representa un 100% de la medida, y cualquier
otro valor entre 4 y 20 miliamperios representa un
porcentaje entre 0% y l 00%. [5]
Ejemplos de convertidores de 4- 20 mA.
)> Convertidores de señal analógica Gama CC- E
• Este tipo de convertidor tiene señal estándar (0-5 V, 0-10 V, 0-20
mA, 4-20 mA) y la comercializa la Empresa Siemens.
Figura 2.3: Convertidor de Señal Analógica Gama CC- E (Marca Siemens).
Fuente:http://www05.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/a6830cc e37ee4f24832:5728800506lc2/$fíle/2cdc 115002b0202 convertidores sennal analogica.pdf
>-
Convertidores de señal analógica CC-E/STD• Este convertidor pertenece a la gama de CC-E/STD.
Convertidores de señal analógica de Siemens.
Figura 2.4: Convertidor de Señal Analógico CC -E/ STO.
Fuente:
~ CONVERTillOR DE SEÑAL :1 --20 MA. UTILIZADO EN DISEÑO
El convertidor utilizado en nuestra implementación de la tesis es una
placa diseñada utilizar 3.3 v y una fuente de alimentación de 5v que se
visualiza mediante un Diodo LED que indica la presencia de la fuente
de alimentación. Hay un cero ohmios (SMD) jumper J1 que se utiliza
para seleccionar si 3.3V o 5V se utiliza de suministro.
Esta placa recibe la señal digital de entrada del Microcontrolador y
establece la cmriente de lazo de salida ( 4-20 mA), ya que este salida de
4 - 20 mA esta estandarizada para la mayoría de los instrumentos en la
Industria como son los PLCs entre otros. [ 6]
Figura 2.5: Tarjeta 4-20 mA T.
2.2.3 TECNOLOGÍA WrrRELESS: COMUNICACIÓN INALÁMBRICA
2.2.3.1 CONCEPTO DE WIRELESS:
Wireless es una palabra del idioma inglés que puede traducirse
como "sin cables" o "inalámbrico", es aquella en la que extremos
de la comunicación (emisor/receptor) no se encuentran unidos por
un medio de propagación físico, sino que se utiliza la modulación
de ondas electromagnéticas a través del espacio.
Sin embargo, la noción de Wireless se utiliza principalmente para
nombrar a las comunicaciones inalámbricas en el marco de las
tecnologías informáticas. [7]
La tendencia a la movilidad y la ubicuidad hacen que cada vez sean
más utilizados los sistemas inalámbricos, y el objetivo es ir
evitando los cables en todo tipo de comunicación, no solo en el
campo informático sino en televisión, telefonía, seguridad,
domótica, etc. Las computadoras y los teléfonos móviles son algunos de
los dispositivos que pueden utilizar la conectividad Wireless. Para esto
deben estar equipados con tarjetas o antenas preparadas para tal fin.
Para aquellos dispositivos que no disponen de dicha antena, existen
en muchos casos adaptadores externos de fácil instalación y,
generalmente, a precios muy accesibles. En el caso de los
ordenadores, tanto portátiles como de escritorio, que no vienen
preparados para conectarse a través de redes inalámbricas, se
suelen utilizar adaptadores que se conectan a un puerto USB y que
acuerdo con b tecnología f!UC se desee utilizar, que puede ser WiFi
o Bluetooth, entre otras).
Las ondas de radiofrecuencia ayudan a comunicarse cuando alguno
de Jos actores no tiene ubicación fija. Una persona con una
computadora portátil, por ejemplo, puede trasladarse por diversas
partes del mundo y mantener la comunicación gracias a la
conectividad Wireless de sistemas como el WiFi. [8]
En la figura se muestran las diferentes formas de transmisión de
datos, para la tesis se utilizó el WiFi, GSM, Bluetooth y Wireless.
rate
0.01m 0.1m 1m 10m 100m 1!r.rn 10km Ritnge
Figura 2.6: Estándares de Comunicación Inalámbrica.
Fuente: http://ingenieria-dispositivos
moviles. blcgspot.com/20 12/02/tecnologías inalambricas.html.
Se observa que la menor distancia de trasmisión de datos y menor
velocidad son el Blutooth, Wi-fi, entre otros, por el contrario
Wimax, 3G y GSM pueden alcanzar hasta un rango de 10 Km con
2.2.3.2 VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA WIRELESS: [9]
• Principalmente, permite conectarse libremente sin necesidad de
cables, mayor movilidad y la posibilidad de conectarse muchas
personas sin el problema que puede presentar el cable al tener que
cablearse flsicamcnte para conectar puntos.
• Costes de implantación reducidos: se puede ahorrar la instalación
de cableado y se protege la inversión en el caso de tener que
cambiar de instalaciones.
• Plazos de implantación: solución de sencilla implantación y que
requiere poca carga de instalación.
• Reducción de costes de mantenimiento: la sencillez de la solución y
la robustez de los equipos, repercuten en una reducción en el coste
de mantenimiento.
• Posibilidades de evolución: Wireless se está convirtiendo en una
alternativa totalmente viable en muchos entornos donde cablear
deja de tener sentido y la creciente aceptación de ello por parte del
mercado, er.tá garantizando la evolución de dicha tecnología.
• Retorno de la inversión en tiempo y dinero: en soluciones de unión
de sedes, edificios, etc. el retomo de la inversión es prácticamente
inmediato pues el ahorro del coste de tiradas de fibras o pagos
2.2.3.3 DESVENTAJAS DE LATI¡;CNOLOGÍA WIRELESS: [10]
• Incluso dentro de la propia familia, ha creado problemas · de
compatibilidad y hecho vacilar de quienes pretenden instalar este
tipo de red ..
• Una red que opera mediante cables los datos se transmiten más
rápido que en una red Wireless.
• La pérdida de señal, cuando las ondas de radio no llegan al equipo
em1sor o receptor por interferencias o diversos
factores ambientales. Se conoce que las redes inalámbricas son
susceptibles a las radiaciones electromagnéticas de ciertos
dispositivos, muy comunes en casas y oficinas, por lo cual una
conexión WiFi no suele brindar a sus usuarios la misma velocidad
que al usar el mismo servicio a través de una conexión por cable.
2.2.4 PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL
2.2.4.1 CONCEPTO DE PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
INDUSTRIAL:
Muchas veces escuchamos en la industria la palabra protocolos de
comunicación sin tener claro de que estamos hablando. En
principio un protocolo de comunicación es un conjunto de reglas
que permiten la transferencia e intercambio de datos entre los
Estos han tenido un proceso de evolución gradual a medida que la
tecnología electrónica ha avanzado y muy en especial en lo que se
refiere a los microprocesadores. [11)
La irrupción de los microprocesadores en la industria ha
posibilitado su integración a redes de comunicación con
importantes ventajas, entre las cuales figuran:
• Mayor precisión derivada de la integración de tecnología digital
en las mediciones.
• Mayor y mejor disponibilidad de información de los
dispositivos de campo.
• Diagnóstico remoto de componentes.
La comunicación industrial es una de las claves para aumentar la
eficiencia, reducir los costes totales de propiedad y mejorar la
productividad. El enorme potencial de. esta tecnoJogía,
Particularmente en su variante inalámbrica, abre nuevas
perspectiva>, desde la modernización parcial de una planta o
máquina hasta la optimización de complejos procesos logísticos o
de producción.
Partiendo de la base de Wireless Remole Networks, Industrial
2.2.4.2 CATEGORÍAS DE LA ESTRUCTURA DE REDES
INDUS'li'I~IALES
• Redes Wireless LAN.
• Redes Wireless PAN.
• Redes Wireless HART.
a) Red WLAN
Una red de área local inalámbrica, también conocida
como WLAN (del inglés Wireless local área network), es un
sistema de comunicación inalámbrico flexible, muy utilizado como
alternativa a las redes de área local cableadas o como extensión de
éstas.
Usan tecnologías de radiofrecuencia que permite mayor movilidad
a los usuarios al minimizar las conexiones cableadas. Estas redes
van adquiriendo importancia en muchos campos, como almacenes
o para manufactura, en los que se transmite la información en
tiempo real a una terminal central.
Se utilizan ondas de radio para llevar la información de un punto a
otro sin necesidad de un medio Hsico guiado. Al hablar de ondas de
radio nos referimos normalmente a portadoras de radio, sobre las
que va la información, ya que realizan la función de llevar la
energía a un receptor remoto. Los datos a transmitir se superponen
a la portadora de radio y de este modo pueden ser extraídos
INGENIERIA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
Características preponderantes: [ 14]
• Los canales son propios de los usuarios o empresas.
• Cubren distancias de 1 O a 100 metros.
• Las estaciones están ceréas entre sí.
• Incrementan la eficiencia y productividad de los trabajos de
oficinas al poder compartir información.
• Las tasas de error son menores que en las redes W AN.
ESTÁNDAR IEEE 802.11
IEEE 802.11 en sus variantes 802.11 a, b, g ofrecía hasta el año
2009 una velocidad máxima de 54 Mbps. A partir de octubre del
2009 con d advenimiento del estándar 802.11 n supera los 100
Mbps. El organismo internacional generador de estos estándares es
el conocido como Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
(IEEE).
Las especificaciones del estándar definido por el IEEE denominado
802.11 x (x comprende letras que definen las variantes de la norma
802.11 a, 802.11 b, 802.11 g, 802.11 n), abarcan las capas física
(Capa 1) y ~¡a subcapa de acceso al medio (MAC) de la capa de
enlace del modelo OSI. [15]
b) REDES WPAN
Son redes inalámbricas de área personal WP AN por sus siglas en
ingles Wireless Personal Area Network, son redes que
máximo, Ii~)imalmente utilizüdus pi1ra conectar varios dispositivos
portátiles personales sin la necesidad de utilizar cables. Esta
comunicación de dispositivos peer-to-peer normalmente no
requiere de altos índices de transmisión de datos. (16]
El IEEE 802.15 se diseña para ser ocupado en una amplia gama de
aplicaciones, incluyendo el control y monitoreo industrial,
seguridad pública, como la detección y determinación de la
localización de personas en lugares de desastres, medición en
automóvil, etc. (17]
e) Redes Wireless HART
Es un estándar industrial, desarrollado para los requisitos especiales
de la comunicación inalámbrica en el nivel de campo de la
industria de procesos.
Cumple íntegramente todos los requisitos específicos de fiabilidad,
seguridad, rentabilidad y facilidad de manejo. Con más de 30
millones dt: equipos instalados en todo el mundo, la tecnología ·
HART es el protocolo de comunicación utilizado más a menudo
para la instrumentación de procesos inteligente a nivel de campo.
• Comparación con los estándares
En el siguiente cuadro se observa las ventajas y desventajas de
algunos de estándar de comunicación, como el Bluetooth,
WirelessHart, entre otros. Se observa que el Bluetooth no es seguro
la transmi~ión de datos mientras que el WirelessHartes muy
- - - · -:--····---¡--;-:--.~e·::·-;-·:···
-· Bluetooth WirelessHART
-
-~·-Seguridad Opcional Muy alta
Confiabilidad Baja alta
-Consumo de Alto baja
potencia~
Escabilldad Limitado (8 alta
nodos)
Tabla 2.1: f=uadro comparativo de los Estándares de comunicación.
Fuente: http://ieeestandards.galeon.com/aficiones 1573 5 79 .html
2.2.5 TECNOLOGÍA BLUETOOTH
Es una tecnología desarrollada para comunicaciones inalámbricas, es decir
sin cable, de corto alcance para la transmisión de voz y datos entre
aparatos fijos y móviles. Los datos se transmiten mediante ondas de radio
(son ondas electromagnéticas omnidireccionales, no son necesarias las
antenas parabólica:;).
La transmisión no es sensible a las atenuaciones producidas por la lluvia
ya que opera en fn:cuencias no demasiado elevadas a través del aire. [18]
La banda de frecuencia en la que opera es 2.4 a 2.485 GHz.
Los principales ol:~etivos que se pretenden conseguir con esta norma son:
• . Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles.
• Eliminar los cables y conectores entre éstos.
• Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar
la sincronización de datos entre equipos personales.
Los dispositivos que con mayor frecuencia utilizan esta tecnología
como PDA, teléfonos móviles, computadoras portátiles, ordenadores
personales, impresorás o cámaras digitales.
Diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, que. requieren
corto alcance de emisión y basados en transceptores de bajo costo. [19]
La tecnología Blutooth fue desarrollada por Ericsson en 1994 y fue
normalmente anunciada en mayo de 1998 por Bluetooth Special Intereste
Group (SIG), formado por Sony Ericsson, Intel, IBM, Nokia, Toshiba.
Actualmente este SIG cuenta con más de 1800 miembros. [20]
Bluetooth®
Figura 2.7: Logo comercial del Bluetooth.
Fuente:
http://www.ithinkdiff.com/celeste-bluetooth-file-transfer-app-ios4-coming-week/
2.2.5.1 DISPOSITIVO BLUETOOTH HC-06
El módulo a utilizar para la comunicación Bluetooth entre el instrumento
de medición y una Tablet, Celular o PC es el Modulo HC06 que a
El módulo BluetoGth HC-06 vieilc conligurado de fábrica para trabajar
como esclavo, es decir, preparado para escuchar peticiones de conexión.
2.2.5.2 CARACTERÍSTICAS DEL MÓDULO HC-06: [21]
./ Modulo Bluetooth S lave HC-06 ..
./ Voltaje de alimentación: 3.3V DC- 6V DC .
./ Voltaje de operación 3.3V DC .
./ Corriente de operación <40mA .
./ Corriente modo sleep <1mA.
./ Dimensiones: 28mm x 15nun x 2.35 mm .
./ Protocolo Bluetooth: Bluetooth especificación V2.0+EDR .
./ Frecuencia: 2.4Ghz lSM Band.
-' ChipBC417143 .
./ Rango de baudios ajustable: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200,
38400, 57600, 115200 .
./ Default; Slave, 9600 baud rate, N, 8,1. Pincode 1234 .
./ Distancia Bluetooth: 1 O metros .
./ Tiene integrado 4 leds ir,dicadores:
• Indicador conexión USB a UART.
• Indicador para transmitir.
• Indicador para recepción de datos.
• Estado del módulo Bluetooth:
-/ Parpadeo lento: Emparejado, pero no conectado al
módulo esclavo.
/ Parpüdea: No. Cllincidente o información de
emparejamiento se ha despejado.
2.2.5.3 CONEXIONES DEL MÓDULO BLUTOOTH HC-06
¡¡¡:-l)l, KEV
UART TXD H:-·00
11AAT RX1> um_na> 11AAT_Bl0) NC NC
NC NC SI
nc nc
--NC nc - - 0 0---jBV
NC NC KEY
NC NC NC nc
] ¡¡,.
nc KEY
"-"
NC NC 410 Dl ~ LED
R!l:Er LID
~3V 33V NC
OND OND 410 LED
Cl ~
VUUUUUU):';
:Z:Z:X!ZiX:Z:.%0
Figura 2.8: Esquemático del Módulo Bluetooth HC-06.
Fuente:
http://span:ish.alibaba.com/product-gs/hc-06-serial-wireless-bluetooth-receiver-module-for-robot-974029544.html
Descripción PIN:
l. P!Nl UART_TXD, nivel TTL 1 CMOS, salida UART Data.
2. PIN2 UART_RXD, nivel TTL 1 COMS, s de entrada de
datos UART.
3. P!Nll: RESET, el pin de reset del módulo, insertando bajo
nivel puede restablecer el módulo, cuando el módulo está
4. PINI2: VCC, tensión de alimentación para la lógica, el
voltaje estándar es de 3,3 V, y puede trabajar a 3.0-4.2V.
5. PIN13 GND.
6. PlN22 GND.
7. PIN24: Indicador de modo de trabajo LED.
8. PIN26: Para el dispositivo master, este PIN se utiliza para
vaciar la información sobre emparejamiento. Después de
vaciar, dispositivo maestro buscará esclavista al azar, a
continuación, recordar la dirección del nuevo dispositivo
esclavo got. En el lado del poder, dispositivo maestro sólo
buscará esta dirección.
El primer paso es reconocer que modulo tenemos, para esto debemos conectar la
alimentación del módulo a 3.3V, después debemos buscar el dispositivo bluetooth
ya sea con la PC o con un celular, el módulo H C-06 será encontrado con el
nombre de "HC-05". [22]
Una de las ventajas principales del módulo HC-06, además de su pequeño tamaño
y sus buenas características de transmisión y recepción que le brindan un alcance
muy amplio (por tratarse de un sistema local Bluetooth), es el bajo consumo de
corriente que posee tanto en funcionamiento, como en modo de espera, es decir,
alimentado con energía, pero sin conexión o enlace a otro dispositivo, por
ejemplo, un móvil con SO Android.
Otro detalle particular es que su tensión de alimentación de 3,3Volts y su bajo
consumo (8mA en transmisión/recepción activa) lo transforman en un dispositivo
logrando de este modo equipos portátiles c¡ue pueden ser alimentados durante
muchas horas por baterías recargables o alcalinas AA, demostrando características
excepcionales en aplicaciones médicas, o para actividades recreativas donde la
fuente energética debe ser liviana y portátil. [23]
Tamaño compacto
Figura 2.9: Módulo Bluetooth Slave HC-06 Fuente:
http://botscience.net/storelindex.php?route=product/product&product id=69
Los pines correspondientes al módulo son:
• VCC. • GND. • TX. • RX.
..
<p>. . ,
.l!'~r?l,.._ .
~~ .. ~V EL". 'l'RAN~'MISJ"ÓN · :~~1
-
1200 1200bps2 2400 2400 bps
3 4800 4800 bps
4
-
9600 . 9600 bps (Default)5 19200 --- 19200 bps
6
-
38400 38400 bps
---~---7 57600 57600 bps
·--···--··
8 115200 115200 bps
·-9 230400 230400 bps
-A 460800 460800 bps
·-
-B 921600 921600 bps
-e
1382400 1382400 bps2.2.5.4 OBTENER MAC DF.J" MÓDULO HLUETOOTH HC-06
Para realizar una aplicación en una Tablet o Celular en plataforma Android
es necesario conocer la MAC (media Access control o control de acceso
al medio) del Módulo Bluetooth para lo cual explicaremos los pasos a
seguu:
l. En la Computadora Personal se debe tener Instalado Modulo Bluetooth
USB y el Software Bluesoleit.
2. Encender o Activar el Modulo Bluetooth.
3. En la PC realizar la búsqueda y conexión de clientes para realizar la
vinculación luego de un tiempo aparecerá en la pantalla de la
computadora d Número de MAC del Módulo HC06 parecido a:
00:11:10:20:02:06 el cual nos servirá para realizar la aplicación para
tabletas o equipos celulares con Sistema Operativo Android. [24]
2.2.6 TECNOLOGÍA GSM
2.2.6.1 CONCEPTO DE GSM:
El Sistema Global para las Comunicaciones Móviles (GSM, proviene de
"GroupeSpecial Mobile") es un sistema estándar, completamente definido,
para la comunicación mediante teléfonos móviles que mcorporan
tecnología digitaL Por ser digital cualquier cliente de GSM puede
conectarse a través de su teléfono con su ordenador y puede hacer, enviar
y recibir mensajes por e-mail, faxes, navegar por Internet, acceso seguro a
la red informática de una compañía (LAN/Intranet), así como utilizar otras
funciones digitales de transmisión de datos, incluyendo el Servicio de
2.2.6.2 CARACTKRÍSTICAS DE GS!\1:
GSM se considera, por su velocidad de transmisión y otras características,
un estándar de segunda generación (2G). Su extensión a 3G se denomina
UMTS y difiere en su mayor velocidad de transmisión, el uso de una
arquitectura de red ligeramente distinta y sobre todo en el empleo de
diferentes protocolos de radio (W-CDMA).
GSr:r.l:
Figura 2.10: Logotipo Para Identificar las terminales y sistemas
compatibles con GSM
Fuente: http://nuevasticemergenciassanitarias.blogspot.com/
2.2.6.3 Bandas de Frecuencia para GSM en el Perú
1
.. ~
: .OPERADORES EN EL PERU
Tecnología
IMOVISTARII
CLARO
1GSM ·
ENTEL
BITEL
850/1900
1900
900/1900
Mhz
Mhz
800Mhz
Mhz
Tabla 2.3: Cuadro comparativo entre las bandas designadas para GSM para los
operadores en el Perú.
Fuente:
Las bandas designadas para .GSM son: GSJV1 de Claro funciona en 1900 Mhz,
GSM de Movistar funciona en 1900 y 850 Mhz., GSM de Bite! funciona en 900 y
1900 Mhz, GSM de Ente! funciona en 800 Mhz.
2.2.7 TECNOLOGÍA WIFI
2.2.7.1 CONCEPTO DE WI-FI
Wi-Fi es una tecnología inalámbrica que permite la conexión de
computadoras o dispositivos de altas prestaciones como por
ejemplo las PDAs o inclusive hasta teléfonos celulares a la red
intemet sin utilizar cables, además es un estándar de comunicación
inalámbrica. avalado por el IEEE (Institute of Electrical and
ElectronicEngineers - Instituto de Ingenieros Eléctricos y
Electrónicos) y regido por la norma 802.llb o 802.llg. Una de las
diferencias entre los estándares es la velocidad de transmisión de
datos, que para el estándar b es de 11 Mbps y para el estándar g es
de 54 Mbps y algunas nuevas versiones inclusive hasta de 100
Mbps. [26].
Esta tecnología puede alcanzar distancias de vanos cientos de
metros según donde este instalada, ya sea a campo abierto donde el
fabricante de los equipos Wi-Fi garantiza que la transmisión de la
información se puede realizar a 100 metros, pero si el área de
cobertura e:l una casa u oficina la distancia se ve afectada debido a
los obstáculos presentados en el área y esto puede causar una
disminución de la distancia entre 50 o 25 metros, y a su vez la
distancia, p~r Jo tanto cada vez que la señal de radio se debilite la
velocidad se reducirá.
2.2.7.2 COMPATIBILIDAD ENTRE WI-FI Y ETHERNET
La norma 802.11 fue diseñada para sustituir las capas físicas y de
enlace de datos del modelo OSI (Interconexión de Sistemas
Abiertos), por tanto una red inalámbrica es completamente
compatible con cualquier red Ethernet IEEE 802.3.
2.2.7.3 VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA WI-FI
Movilidad: Con respecto a la movilidad el ayudante personal
digital (PDA) que posee este tipo de plataformas toma bastante
importancia ya que este dispositivo puede situarse en cualquier
punto físico dentro del área de cobertura de la red inalámbrica y ahí
generar la consulta a nivel de telemetría y telegestión.
Flexibilida¡J: Las redes inalámbricas permiten la conexión si el
usuario se está desplazando y a su vez no se requiere un cambio en
la configuración.
Ahorro de Costes: Es más económica una red inalámbrica que una
red cableada y es fácil su instalación.
Escalabilidad: Provee a la red una herramienta muy poderosa que
es el crecimiento de esta a partir de su instalación, y por esta razón,
si la empresa extiende sus procesos, la red deberá crecer y por tanto
el sistema de telemetría y teJe gestión podrá utilizar la red
monitoreo y, gcs1 ión pam 1m nwwos equipos que ingresen al
proceso productivo.
2.2.7.4 DESVENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA WI-FI
Seguridad: Como no hay medio Hsico cualquier persona con un
dispositivo inalámbrico puede ingresar a la red.
Interferendas: La red utiliza la banda de los 2.4 Ghz para operar,
y como está banda es libre no se necesita licencia administrativa
decretada por el estado, por lo tanto se pueden presentar
interferencias con otras tecnologías que operen a la misma
frecuencia. Incertidumbre
Tecnológica: Debido al cambio tan repentino de la tecnología, esta
plataforma podría ser reemplazada por otra con un mejor ancho de
banda y pcr ende una mayor velocidad, por lo tanto se tiene un
riesgo al aplicar esta solución inalámbrica.
2.2.8 DESCRIPCIÓN DE SITEPLA YER
SitePlayer, es considerado el servidor web Ethernet más pequeño del
mundo. El primer producto de una familia de servidores web integrados
diseñados para permitir que cualquier dispositivo con microprocesador
tenga acceso a Interriet de manera sencilla y poco costosa. En tan sólo
unos 4 cm2, SitePiayer integra un servidor web, un controlador Ethernet
1 ObaseT, memoria de flash de páginas web, procesador de objetos
gráficos, y una interface para dispositivos serie. Entre las aplicaciones
ejemplos se incluyen los aparatos de audio, termostatos, automatización
aparatos médicos, automóviles, control de maquinaria, supervisión remota,
y teléfonos móvile:;.
Figura 2.11: Modulo SitePlayer.
Fuente: http://netmedia.com/siteplayer/telnet/sptl.html
SitePlayer se trata de un coprocesador de servidor web, que funciona con
protocolos web y paquetes Ethernet, independiente del procesador propio
del aparato. El tráfico Web no afecta al procesador del aparato, y además
añade medidas de seguridad. Las comunicaciones entre SitePlayer y el
aparato se realizan a través de objetos enviados a través de un puerto serie
estándar de dos cables. No es necesario ningún código TCP/IP o de red.
Las páginas web se descargan en la memoria flash de SitePlayer a través
de Internet. Las actualizaciones del firmware de SitePlayer también
pueden descargarse manteniendo al día siempre su SitePlayer. Encontrará
una librería de botones gráficos, interruptores, LEDs y otras herramientas
2.2.8.1 FLUJO DE DA TOS HEL SITI~I'LA YER
En la imagen siguiente, aparece representado un circuito impreso
que corresponde a su procesador. Actúa como un termostato
inteligente que controla la unidad de aire acondicionado basándose
en información recapitulada como por ejemplo la temperatura
actual y punto de referencia de temperatura. Esta misma
información se escribe en SitePlayer a través del puerto serie y se
almacena en los directorios de la memoria definidos por los objetos
del fichero de definición SitePlayerDefinition. Cuando SitePlayer
solicite las páginas web, sustituirá el valor del objeto de cada
SiteObject que se encuentre y proporciona la información a su
navegador web a través del puerto Ethernet.
Figura 2.12: Flujo de datos del Siteplayer
2.2.9 TECNOLOGIA ANDROID
2.2.9.1 CONCEPTO DE ANDROID
Android es un sistema operativo y una plataforma software, basado
;
en Linux para teléfonos móviles.
El sistema operativo más usado en Smartphone actualmente en el
mundo no es una idea que se le ocurrió a alguien un día y tuvo un
camino fácil para empezar a funcionar, sino que surge poco a poco
y vive diferentes etapas hasta que el primer Android ve la luz. [27]
Lo que se pretende con esta tesis es hacer una aplicación que sea
capaz de monitorear en tiempo real las variables de medición.
Una de la:;. claves de la popularidad de Android es que, como
Linux, es una plataforma de código abierto, lo que permite a
fabricantes, operadores y desarrolladores dar mayor funcionalidad a
sus Smartphone.
Además Android es un sistema gratuito y multiplataforma; por
multiplatat(Jrma entendemos que el sistema operativo puede ser
usado en distintas platatormas, y por plataforma entendemos que es
una combinación de hardware y software usada para ejecutar
aplicaciones; en su forma más simple consiste únicamente de un
sistema operativo, una arquitectura, o una combinación de ambos.
Android es ·gratuito al poder ir instalado gratuitamente en cualquier
2.2.9.2 HISTORIA DE ANDROID
Allá por octubre del año2003, Andy Rubín, RichMiner, Nick Sears
y Chris White daban forma a Android Inc. En sus inicios,
únicamente trascendió que la actividad de la empresa se centraba
en "el desanollo de software para teléfonos móviles".
Ha sido Google qmen ha publicado la mayor parte del código
fuente del sistema operativo, gracias al software Apache, que es
una fundación que da soporte a proyectos software de código
abierto.
Aunque no fue hasta un año después, en Octubre de 2008 cuando lo
vimos por primera vez funcionando en un HTC Dream. Veía la luz
en los USA un móvil con la primera versión tina] de Android, la
1.0. El modelo G 1 de HTC quedará para la historia como el
iniciador de este gigante llamado Android. [28)
Figura 2.13: Gl HTC Dream
2.2.9.3 Creador M Android
Andy Rubín recibió su licenciatura en Ciencias de la Computación
en la Universidad de Utica, Nueva York.
Andy Rub:.n · llevaba desde 1989 hasta 2003 trabajando como
ingeniero en telecomunicaciones y en el mundo de los teléfonos
móviles, de: ahí salió Android Inc., su proyecto para crear algo
nuevo y diferente.
En Agosto de 2005, cuando Android Inc. contaba con 22 meses de
vida, Google adquirió la empresa, pero esta vez se ve que Andy
estaba contento con esta venta, no como ocurrió con Danger Inc.
De hecho Andy pasa a formar parte del equipo de Google, y es
donde acaba como vicepresidente de ingeniería de Google
supervisando el desarrollo de Android.
Fue hasta d 5 de Noviembre de 2007 cuando se hizo el anuncio
oficial de Android. Pero durante estos dos años Google había
estado haciendo cosas, y una de ella fne llegar a acuerdos con
fabricantes de teléfonos móviles para desarrollar el primer
dispositivo Android de la historia.
Figura2.14: AndyRubin
Fuente: http:/ /techcrnnch.com/20 11/05/1
2.2.9.4 ANDY, EL ICÜJ~O DE ANDROID
Andy es muñeco verde, logotipo del sistema operativo Android. Salió por
primera vez en el año 2005, cuando Google compró la empresa Android
Inc. Desde entonces, éste se ha convertido en la imagen referencia de
Google, en cuanto a smartphones y tablets se refiere.
No se esperaban la buena aceptación y la repercusión que tuvo, desde el
primer momento, el susodicho robot verde. Aunque existen teorías que
dicen que "Andy'" está inspirado en R2D2 (de la ya famosa saga de Star
Wars) y otras hipótesis apuntan la novela de Phillip K. Dick: "¿Sueñan los
androides con ovejas eléctricas?". Ésta segunda hipótesis es correcta en
cuanto al nombre del SO se refiere.
Pero para Andy, el muñequito, existe otra teoría más creíble, que sitúa a un
robotito muy parecido a Andy en un videojuego de los años 90. Entre los
personajes de ese juego se haya uno que deja una clara pista sobre si Andy
es una copia o un diseño 1 00% original. La verdad es que las similitudes
entre ambos son asom brasas. [29]
Figura 2.15: Influencia para Andy.
Fuente: http :1 /www. taringa.net/posts/info/ 15 560698/De-donde-proviene-Andy
Figura 2.16: Andy.
Fuente:
http://www.taringa.net/posts/info/15560698/De-donde-proviene-Andy-el-logo-de-Android.html
2.2.9.5 Evoluciones en las Versiones de Android
El sistema operativo de Google tiene apenas 5 años y en este tiempo lo
hemos visto evolucionar de una manera realmente impresionante.
Ahora vamos a repasar las diferentes versiones de Android y los cambios
que se han ido introduciendo en ellas.
Junto con cada versión existente, sus números de versión, van
acompañados cas1 siempre un nombre, daremos una explicación del
porqué de ellos.
Figura 2.17: Descripcion Grafica de la Evolución de Android.
Fuente: http:/ /www.elandroidelibre.com/20 12/07
'
1
El por que de esos Nombres, no ha sido hasta hace relativamente poco queno se ha puesto en claro el porqué de estos nombres y su orden alfabético.
Porque si nos damos cuenta van siguiendo este orden desde una de la
versión 1.5 conocida como Cupcake, así, unos desarrolladores que han
trabajado en las primeras fases de Android han explicado por qué esta
curiosa codificación y han aclarado así de dónde provienen los nombres.
[30]
Versiones Android:
o Android 1.1 petit four.
o Android 1.5 cupcake.
o Android 1.6 donut.
o Android 2.0/2.1 éclair.
o Android 2.2 troyo.
o Android 2.3 gingerbread.
o Android 3.0 honeycomb.
o Android 4.0 ice cream sandwich.
o Android 4.1.2 jelly bean.
o Android 4.2 jelly bean (gummy bear).
o Android 4.3 jellybean.
